CN1194760A - 含有面板式声辐射元件的扬声器 - Google Patents

Abstract

一种用于吊顶并且含有扬声器(81)的顶砖(36),其特征为该砖是分布式声辐射器(2)的形式,并且通过完整地且独占地安装在辐射器上的换能器(9)使辐射器振动以产生谐振。

Description

含有面板式声辐射 元件的扬声器

                  技术领域

本发明涉及扬声器，尤其涉及含有面板式声辐射元件的扬声器。

                  背景技术

在GB-A-2262861中提出了一种面板式扬声器，它包括：

一个谐振多模式辐射器元件，它是由两种外层材料制成并有横向蜂窝结构的间隔芯的单元夹层面板，其中面板是这样的，它在所有方向上的弯曲强度(B)相对于每单位表面积的面板质量的立方(μ)之比至少为10；

一个安装装置，它支持该面板或以一种自由无阻尼方式连接到该面板上一支持主体架；

及一个耦合到该面板上的机电式驱动装置，它用于响应扬声器工作频带中的电输入以在辐射面板中激励多模式谐振。

使用标准模件形式、可用商业顶砖替换的、通常是600×600mm规格的扬声器的声传播有广泛的应用，目的是在一块大的区域均匀地传播清晰的话声和音乐。目前为这种应用制造出一些通常的可动线圈驱动器和面板引出物。

当前技术使用固定在框架和声隔板中的锥型可动线圈扬声器。尽管由于其适度的成本和可方便得到而普遍使用，这些扬声器遭受到严重的热点(过量的声强度)和方向影响和因此造成差的偏轴清晰度。许多装置要求提供一个更大区域的覆盖范围。

另一种熟知的新设备使用了一种其‘锥’是一种带有平的前表面的聚苯乙烯结构的锥型扬声器，该前表面可以着色。这里固定到其隔膜上的附加的可动线圈驱动器的组合可以提供比常规的锥形扬声器更大范围的辐射模式，该隔膜的结构可以随频率的增加将声减弱。这些聚苯乙烯泡沫扬声器装置要求有用于固定其位置的底盘和声隔板。

            本发明的公开说明

本发明的实施例使用其特性、结构和配置可一般地和/或特殊地通过履行与此同期的我们的待审的PCT申请中(我们的案号为P.5711)的讲授而获得的构件。这样的构件因而：有能力通过厚度通常(但不必)横向延伸到构件边缘的操作区域中的弯曲波来保持和传播输入的振动能；用或不用弯曲强度的各向异性制成，具有在所述的区域中分布并有益于声同周围空气耦合的谐振模式振动部件；并且在所述的区域中具有预定的优选位置或场所，该位置或场所用于换能器装置，特别是它的有效有源或运动零件，该零件对于所述的区域中的声振动活动及相应于这样的振动活动的声含量的信号，通常是电信号来说是有效的。在待审的国际申请...(我们的卷号为P.5711)中展望了这样的构件作为或在无换能器装置的“无源”声器件中的应用，诸如用于混响或用于声过滤或用于用声“发音”(“voicing”)一空间或房间的声器件；及用于带有换能器装置的“有源”声器件中，诸如用于当提供将被转换成所述声音的输入信号时相当大范围的声源或扬声器中，或用于诸如当暴露于将被转换成别的信号的声音下的麦克风中。

本发明尤其涉及用在吊顶砖中的扬声器形式的有源声器件。

上面的构件这里称为分布式辐射器并打算作为所述的PCT申请和/或其它在此特别提供的特征。

本发明是一种用于吊顶的吊顶砖并含有一扬声器，其特征为砖采用分布式声辐射器的形式，并且通过一换能器完整地且独占地安装在辐射器上使辐射器振动以使它谐振。在辐射器的周围可以布置一弹性悬架并通过它将辐射器支持在吊顶上。

辐射器可以是一含有被高模件外层所夹的蜂窝状芯的刚性轻重量面板。

附图的简单说明：

通过举例方式对本发明在附图中加以图解说明，其中：

图1是显示我们待审的PCT申请...(我们的案号为P.5711)中所说明和要求保护的分布式扬声器的简图；

图2a是沿图1A-A线所取的局部截面图；

图2b是图2a中所示的那种分布式辐射器放大的剖视图，显示了两种可替的结构；

图3a是含有吊顶的房间的透视图，及

图3b是按照本发明采用吊顶砖形式的分布式扬声器的侧面剖视图；

                实现本发明的最好模式

参照附图中的图1，显示了一个在与此同期的我们的待审的国际申请…我们的案号为P.5711)中所说明和要求的面板式扬声器81，它包括带有弹性悬架3的长方形框架1，所述悬架围绕其内周支撑着一分布式声辐射面板2。诸如参照与此同期的我们的待审的国际申请...(我们的案号为P.5683/4/5)中详细说明的换能器9，完整地且独占地安装在面板2上或其中由x和y限定的预定方位，其方位的位置按与此同期的我们的待审的国际申请...(我们的案号为P.5711)中说明的计算，以发射弯曲波到面板中使面板谐振来辐射一声输出。

换能器9由一个通过导体28连接到换能器上的诸如音频放大器的信号放大器10驱动。放大器的负载和功率需求完全可以是标准的，类似于通常的锥型扬声器，在室内加载的条件下其灵敏度级是86-88dB/watt。放大器负载阻抗大体为60hms，功率处理为20-80watts。其中面板芯和/或外层由金属制成，它们可以为换能器起散热器的作用，将换能器的发动机线圈的热量散去并因此改善功率处理。

图2a和2b是图1的扬声器81的局部典型的剖视图。图2a显示了框架1、围绕物3和面板2通过各自的胶粘接头20连接在一起。合适的框架材料包含轻重量框架，例如由诸如铝合金的挤压金属或塑料制成的像框架。合适的围绕物材料包括诸如泡沫橡胶和泡沫塑料的弹性材料。合适的接头20的粘胶包括环氧、聚丙烯、和氰丙烯等粘胶。

图2b在放大的比例上说明了面板2是一个具有诸如刚性塑料泡沫97所制成的芯的刚性轻重量面板，该刚性塑料泡沫例如是交链聚氯乙烯或蜂窝状基体98即金属箔、塑料或类似物制成的蜂窝状基体，其小室横向延伸到面板平面，并且该面板由诸如纸、卡、塑料或金属箔或薄板所制成的对立的外层21所围。其中外层由塑料制成时，可以由用诸如碳、玻璃、kevlar(RTM)或类似的纤维以一种熟知的方式来增强以提高它们的模量。

可展望的外层层材料和增强物因而既包括纸、粘合纸层、三聚氰胶以及诸如聚酯薄膜、卡普顿、聚氯乙烯、苯酚、聚酯或相关的塑料、纤维增强塑料等以及金属薄板或箔，又包括碳、玻璃、kevlar(RTM)Nomex(RTM)即芳香族聚酰胺等各种捻线(lays)和织物中的纤维。对液晶聚合物热塑塑料的Vectra级的调查表明它们对于注塑诸如直径30cm以下的超薄性外层或更小尺寸的外层是有用的。这种材料在喷射的方向上自身形成了一个定向的晶体结构，该定向是将高频能量从驱动点很好地传播到面板周围的优选方位。

附加的这种和其它热塑塑料的塑造使塑料工具具有诸如沟槽或环的定位和套准特征，用以精确定位诸如发动机线圈和磁体悬架的换能器部件。附加的一些较弱的芯材料据计算有利于增加诸如达到换能器直径的150％的区域或环形中局部的外层厚度，增强那块区域并有利于将振动能耦合到面板中。高频率响应将会通过这种装置用较软的泡沫材料加以改善。

可展望的芯层材料既包括发泡塑料或泡沫塑料或纸浆材料，甚至于如果是合适的低密度的气溶胶金属，又包括制造的蜂窝状或波纹状铝合金薄板或箔，或KevlarRTM)、Nomex(RTM)、普通的或粘合的纸、及各种合成塑料膜。一些合适的芯层材料在其制造过程中有效地展示了其有用的自生外层和/或具有天然的足够的强度以用于无迭片的外层层间。一种高性能的蜂窝状芯材料以其商标名‘Rohacell’著称，它可用作辐射面板并且无外层。从实际的方面讲，其目的是获得适合于特别的用途的全面的光洁度和强度，特别是包括芯和外层层的最佳成分和它们之间的传导。

一些用于面板的优选配方使用金属和金属合金外层，或可替为碳纤维增强物。所有这些，以及合金气溶胶或金属蜂窝状芯的设计，都将有实际的射频屏蔽特征，该特征在一些EMC应用中是重要的。通常的面板或锥形扬声器没有固有的EMC屏蔽能力。

另外，优选的压电动态换能器有可忽略的电磁辐射或漏磁场。通常的扬声器有一个大的磁场，若非采用特别的补偿对策将达到1米的距离。

在应用中需保持屏蔽的部位，可以为适当的DML面板的传导部分制造一个电接插件或可在安装边缘时使用一种电传导泡沫或类似的连接体。

悬架(3)可以阻尼面板(2)的边缘以防该面板过多的边缘运动。可附加或替换采用其它阻尼，诸如接线，可连接到面板中选好的位置来阻尼过多的运动以利于面板上的均匀谐振。该接线可以是沥青基地材料制成，如同在通常的扬声器盒中所使用的一样，或者可以由弹性或刚性聚合薄板材料制成。一些材料，特别是纸和卡及一些芯可以自阻尼，如果需要，可通过使用弹性装配粘胶而非刚性装配粘胶在面板的机构中增加阻尼。

有效的所述的可选择阻尼包括对面板以及永久性与其连接的装置的薄板材料的特别的应用。边缘和角对主要的且少量分散的其面板的低频振动模式是特别有意义的。阻尼装置的沿边固定有利于产生一块其所述的薄板材料完全装好框架的面板，尽管其角可能会经常相对地自由，比如为了所需的低频工作，连接物可以用粘胶或自粘材料。别的有用的阻尼形式，特别地在更精细的效果和/或中频和高频方面，可以借助合适的物质或固接到薄板材料上所述区域中预定有效的中央的局部位置上的物质。

象上面所说明的声面板是双向的。从后面发出的声能同前面发出的声能在相位上并没有很强的关系。结果是有利于：声功率在该房间中全面累加、等频率的声能的传播、减少了反射和驻波效果并且有利于在重放声记录中优质地再现自然空间和环境。

尽管从声面板发出的辐射主要是无定向的，与相位相关的信息的百分比轴外增加。因为假想立体图象的改善后的焦点、扬声器的方位，同图画一样，在通常人直立时的高度上，因而提供有利的适度的轴外方位，为通常坐着的听众提供最佳的立体效果。同样，相对于听众的三角形左/右几何图形提供了另一角分量。好的立体声就是这样获得的。

同通常的扬声器再现相比，本发明还有针对一群听众的优点。声面板声音辐射的内在传播特性给予了它一个并不遵守相同点源的距离平方反比律的声量。因为随距离减少的强度远小于由平方反比律所预测的强度，结果对于偏离中心和位置不好的听者来说，面板扬声器同通常的扬声器相比其强度场增进了一更优良的立体声效果。这是因为偏离中心的听者并不会由于接近于附近的扬声器而遭受双重问题；首先附近的扬声器的响度大大增加，然后较远的扬声器的响度相应减小。

平板状的、轻重量的面板式扬声器也具有优点，它在视觉上吸引人，具有好的声音品质并且只需要一个换能器以及从每个面板膜发出的全音域声音没有重叠。

图3示出适合于支撑在栅极状的吊框架99中以制成吊顶的那种顶砖36，并且是作为图1和图2中所示的那种扬声器81而制成的，也就是说它包含具有被两边的外层21所围的芯22的刚性、轻重量多模谐振面板2。面板2安装在被框架99支撑的泡沫橡胶弹性悬架3的周围。悬架3可以通过粘胶或连到面板2上或连到框架99上，但该连接可以只靠重力完成。面板2带有一个诸如图7到12中所示的那种换能器9，以将弯曲波发射到面板中使它谐振来产生一声输出。换能器9可以定位在面板的如我们的待审的国际号(我们的卷号为P.5711)中所说明的位置上。

在高质量的优选实施例中面板制为扩展性聚苯乙烯泡沫芯，其密度为典型的100g/m³，其厚度为8mm，其外层为0.1mm的淬硬铝合金。一种约3mm厚的软泡沫或毡带固定到其周围用以当放置在顶框架中时提供局部的柔顺性安装并且有助于抑制在顶框架断面中任何可能的振动。

优选的激励形式是一种单元可动线圈惯性换能器，它有一个25mm或38mm的音圈，电阻为6ohms，功率处理为40watt，其线圈直接粘接到面板表面。一个紧凑的封闭的和自动封闭的杯型磁铁系统也可通过弹性耦合环直接粘接到面板上，该环是为其振动机械特征和尺寸稳定性而选择的。

根据应用，低成本形式的顶砖可以用具有塑料泡沫芯的纸贴面板材料制成，它可以有一用于阻燃性的轻重量合金箔层，用低成本的压电振动激励器来驱动。由此获得的缩减后的最大声级依然足够用于人员宣讲，画外音和背景音乐传播。由此获得了大区域的覆盖。

当使用金属或碳传导外层或芯时，扬声器可与地面粘接或接地来维持安装结构的EMC屏蔽。

                          工业适用性

按照本发明的顶砖扬声器不要求框架、底盘或声隔板。整个扬声器面板是单元式并可以如被动装饰顶砖一样放置。声面板的重量相对地轻，它减小了顶负载并且有助于安装。它可以容易地制成阻燃性。它可以被装饰、着色或贴纸以使它在没有重大声破坏的顶安装中不可见到。

同很脆弱的锥型扬声器的膜相比小的损害并不会破坏其功能。由声面板扬声器给予的声传播中的巨大优点也是重要的。其高清晰度和大角度覆盖范围的结合意味着在典型的大区域安装中可以用常规安装的扬声器的数目的大约一半便可获得优良的声音再现，从而大大节约安装成本。

Claims (5)

1.一种含有扬声器的吊顶砖，其特征在于，所述砖包括有分布式声辐射器，并且包括一完整地且独占地安装在辐射器上的换能器，它使辐射器振动以使产生谐振。

2.按照权利要求1所述的吊顶砖，其特征在于一个放置在辐射器周围的弹性悬架，它用于支持吊顶砖中的辐射器。

3.按照权利要求1或2所述的吊顶砖，其特征在于，所述辐射器是一个包括有被高模外层所夹的蜂窝状芯的刚性轻重量面板。

4.按照权利要求3所述的吊顶砖，其特征在于，所述蜂窝状芯由泡沫塑料制成。

5.按照上述任一权利要求所述的吊顶砖，其特征在于，所述换能器是一种惯性振动换能器。

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